Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wind tunnel tests of hovering propellers in the transition state of Quad-Plane

Pobikrowska Katarzyna, Goetzendorf-Grabowski Tomasz

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 6

art. no. e138821

EN

The following paper presents wind tunnel investigation of aerodynamic characteristics of hovering propellers. This propulsion system may be applied on a lightweight Quad Plane VTOL (Vertical Take-Off and Landing) UAV (Unmanned Aerial Vehicle). A Quad Plane is a configuration consisting of a quadcopter design combined with a conventional twin-boom airplane. This kind of design should therefore incorporate the advantages of both types of vehicles in terms of agility and long endurance. However, those benefits may come with a cost of worse performance and higher energy consumption. The characteristics of a fixed-wing aircraft and propellers in axial inflow are well documented, less attention is put to non-axial flow cases. VTOL propellers of a hybrid UAV are subject to a multitude of conditions – various inflow speeds and angles, changing RPMs, interference between propellers and between nearby aerodynamic structures. The tested system presented in this article consists of four electric motors with two coaxial pairs of propellers mounted on one of the fuselage beams. Such a configuration is often chosen by designers of small and medium hybrid UAVs. There is a need for studies of clean, efficient ways of transporting, and this article can aid future designers of a new type of electric UAVs.

2

Zastosowanie metody kontrakcji dynamicznej w sterowaniu bezzałogowym obiektem latającym typu quadrotor

Czyba R., Szafrański G.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2011

|

z. 83(279), nr 3

15-25

PL

W artykule przedstawiono syntezę podukładu stabilizacji i regulacji położenia kątowego platformy latającej VTOL (ang. Vertical Take Off and Landing) typu quadrotor. Głównym celem pracy jest zastosowanie metody kontrakcji dynamicznej DCM (ang. Dynamic Contraction Method) do sterowania bezzałogowym obiektem latającym oraz sprawdzenie realizowalności takiego sterowania na obiekcie rzeczywistym. W pracy przedstawiono model dynamiki quadrotora, a następnie omówiono zastosowane prawo sterowania. W kolejnej części przedstawiono strukturę układu regulacji oraz omówiono budowę stanowiska testowego. Zaprezentowano wyniki przeprowadzonych doświadczeń, które wykonano w układzie zamkniętym z zaprojektowanym układem sterowania.

EN

The problem of attitude stabilization and robust regulation of an indoor unmanned aerial vehicle, known as a quadrotor, is considered. This paper presents the design of continuous-time controller based on Dynamic Contraction Method. The control task is formulated as a tracking problem of Euler angles, where desired output transients are accomplished in spite of incomplete information about varying parameters of the system and external disturbances. The resulting controller is a combination of a low-order linear dynamical system and a subsystem which accomplishes an algorithm of quadrotor control. The experiment results for tracking a reference signal are presented, and confirm the effectiveness of the proposed method and theoretical expectations.

3

Szybkie prototypowanie elementów układu sterowania dla platformy latającej typu quadrotor

Czyba R., Szafrański G.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2011

|

z. 83(279), nr 3

5-14

PL

W artykule przedstawiono strukturę układu regulacji opartego na dyskretnej realizacji algorytmu PID oraz etapy projektowania poszczególnych elementów układu sterowania dla platformy latającej VTOL (ang. Vertical Take Off and Landing) typu quadrotor. Przedstawiono również koncepcję budowy układu pomiarowego orientacji przestrzennej opartą na zintegrowanym czujniku AHRS (ang. Attitude and Heading Reference System). W procesie projektowania wykorzystano środowisko Matlab/Simulink wraz z systemem mikroprocesorowym opartym na mikrokontrolerze z rodziny PowerPC. Rozwiązanie w takiej konfiguracji umożliwia szybkie prototypowanie (ang. Fast/Rapid Prototyping) układu sterowania dla zadania sformułowanego jako podukład stabilizacji kątowej. Prezentowane podejście umożliwia również efektywną weryfikację poprawnego działania pojedynczych podukładow warstwy sprzętowej, wchodzących w skład całego systemu sterowania platformy latającej. Istotą komputerowo wspomaganego projektowania układów sterowania (ang. Embedded System) jest możliwość wielokrotnej modyfikacji wirtualnego prototypu, z zagwarantowaniem poprawności kodu wykonywalnego przy jednoczesnym zachowaniu elementów składowych, takich jak: elementy napędowe, czujniki wraz z układami pomiarowymi. Co więcej, możliwa jest rozbudowa systemu wbudowanego w bardziej złożony, pełniący funkcję sterowania, nie tylko w warstwie bezpośredniej, ale również w warstwie nadrzędnej, dla bezzałogowych obiektów latających.

EN

In this paper we focus on the fast prototyping of the attitude stabilization control subsystem of an indoor unmanned aerial vehicle (UAV), known as a quadrotor. The attitude measurement circuit is based on the ADIS16400 sensor, which is a complete inertial system that includes a triaxial gyroscope, a triaxial accelerometer, and a triaxial magnetometer. The design and the initial realization of the control system on an experimental aerial platform have been described. The practical realization of the attitude stabilization system is an important step in the development process of a more advanced capabilities of autonomous flying vehicles. Thus, we use the fast prototyping method together with the Matlab/Simulink software and rapid prototyping kit based on the PowerPC microcontroller. User can manage the peripherals of the microcontroller and implement various of control and data processing algorithms by means of the Simulink block diagrams. The controller can be tuned in real-time simulations jointly with the real plant or its phenomenological model.